Les avancées dans le domaine des métaux ne se limitent pas à la création de nouveaux alliages ou à l’amélioration des machines utilisées pour les fabriquer. Il existe également des améliorations apportées aux pièces existantes, de petits détails qui rendent une pièce plus pratique pour une fonction spécifique, comme c’est le cas avec la fabrication de tubes sans soudure. Si vous êtes curieux de connaître leur histoire, comment ils sont fabriqués et quand il est préférable d’utiliser ce type de tube, continuez à lire car nous aborderons ces sujets et bien d’autres dans cet article. C’est notre humble hommage aux petites grandes améliorations.
Que sont les tubes sans soudure ?
Un tube sans soudure (également appelé tube seamless) est fabriqué à partir d’une seule pièce de métal, ce qui signifie qu’il ne présente aucune marque d’assemblage ou de “couture”. Ces tubes sont réalisés à partir d’un lingot métallique (acier, cuivre, aluminium, laiton…) et peuvent être laminés à chaud ou à froid. Le perçage ou le moulage sont souvent utilisés avec succès pour obtenir des tubes sans soudure. Cette méthode est particulièrement adaptée à la fabrication de tubes épais, conçus pour résister à la corrosion et à la pression dans toutes les directions. L’étirage à froid peut également être utilisé, ce qui permet d’obtenir un tube d’une résistance moyenne à faible, mais entièrement lisse à l’intérieur. Les tuyaux en acier et en cuivre sont utilisés dans de nombreux secteurs industriels tels que le chauffage, la plomberie, le transport de gaz, la pétrochimie, les centrales électriques, etc.
L’origine des tubes sans soudure
L’histoire de la fabrication des tubes sans soudure remonte à un peu plus de 100 ans. Cette invention relativement récente est attribuée aux frères Mannesmann, qui ont inventé en 1885 une machine capable de percer à travers le roulement de deux rouleaux. Cette découverte a conduit à l’invention du cycle de roulement en 1891. En 1903, la société suisse Ritteriefel a créé une machine automatique pour le laminage de tubes. Au fil du temps, grâce à la découverte de différentes machines d’expansion (comme les laminoirs à tubes continus ou les machines à vérins), une industrie moderne de tubes en acier sans soudure a commencé à se développer.
En 1930, une amélioration du processus de fabrication des tubes sans soudure a été introduite avec l’utilisation d’un laminoir à trois cylindres, d’une extrudeuse et d’un laminoir à tubes à froid. Trois décennies plus tard, grâce aux progrès réalisés dans les années 1930, les machines d’expansion et les billettes de coulée continue ont été utilisées, ce qui a permis d’augmenter l’efficacité de la production et de donner aux tubes sans soudure la possibilité de concurrencer les tubes soudés. Dans les années 1970, les tubes sans soudure et les tubes soudés étaient vendus en quantités presque égales et sont devenus des produits de base. La production mondiale de tubes sans soudure augmentait de plus de 5% par an.
Comment fabrique-t-on un tube d’acier sans soudure ?
Deux procédés sont utilisés dans la fabrication des tubes sans soudure : le laminage croisé (méthode Mennesmann) et l’extrusion. Le premier consiste à perforer le tube avec un rouleau diagonal et à le laminoir. Ce procédé est rapide, mais nécessite des exigences élevées en matière de traitement de la billette de tube. Cette méthode est la plus appropriée pour la production de tubes en acier au carbone et en acier faiblement allié.
Quant à l’extrusion, elle commence par le chauffage de la billette ou du lingot, puis le matériau est découpé en un tube d’acier à l’aide d’une extrudeuse. Ce procédé est moins efficace, mais est souvent utilisé pour produire des tubes en acier allié à haute résistance.
Les deux méthodes de fabrication de tubes sans soudure nécessitent le chauffage de la billette ou du lingot. Le tube d’acier qui en résulte est appelé tube laminé à chaud. Selon les besoins finaux, les tubes laminés à chaud peuvent être travaillés à froid de deux manières différentes : l’étirage à froid (le tube d’acier est tiré à travers une filière d’extrusion pour le rendre plus long et plus fin) ou le laminage à froid (le laminage à chaud est appliqué selon la méthode de travail à froid). Le travail à froid permet d’améliorer la précision dimensionnelle, la finition des tubes et les propriétés mécaniques des matériaux.
Réduction du stress
L’uniformité d’un tube en acier sans soudure laminé à chaud est obtenue principalement par la réduction des contraintes. Cette méthode consiste à chauffer l’ensemble du tube soudé à une température supérieure à 950 degrés Celsius, puis à appliquer un réducteur de contraintes (multiplié par 24). Le tube obtenu est complètement différent d’un tube ordinaire soudé à haute fréquence. Après avoir été chauffée, la structure métallographique et les propriétés mécaniques de la soudure et du corps principal du tube sont parfaitement cohérentes. De plus, la tension de déformation est réduite grâce à ce procédé.
Le résultat de ce processus est un tube fabriqué dans un matériau à faible résistance dont la surface intérieure est très lisse.
Qu’est-ce qu’un tube soudé ?
Un tube soudé est un tube qui présente un “joint” là où deux ou plusieurs pièces sont assemblées pour former le tube. Le processus de fabrication commence par le pliage de la tôle, puis la pièce est soudée pour obtenir sa forme cylindrique. La couture peut être longitudinale (la méthode la plus ancienne) ou en spirale (hélicoïdale). Pour créer une couture longitudinale, une tôle est pliée à l’aide de rouleaux, puis les extrémités sont soudées ensemble pour former le tube. La couture en spirale ou hélicoïdale est générée en enfilant la soudure le long du tube plutôt qu’en ligne droite. Parfois, la couture est camouflée par un traitement à chaud et un polissage ultérieur.
La production de ce type de tube est peu coûteuse et nécessite peu de matériaux, ce qui permet de réaliser d’importantes économies. Le produit final est très résistant et est utilisé dans de nombreux secteurs industriels tels que l’aérospatiale, l’aviation, l’énergie, l’automobile et l’industrie légère.
Différences entre les tubes sans soudure et les tubes soudés
Maintenant que nous savons ce qu’est un tube sans soudure et un tube soudé, ainsi que comment ils sont fabriqués, examinons de plus près les autres différences :
Apparence
Un tube sans soudure en acier utilise un lingot d’acier cylindrique comme matière première. Les défauts externes de cette billette ne peuvent pas être éliminés à chaud, il est donc nécessaire d’attendre que la fabrication du produit soit terminée pour le polir, ce qui est un processus long et coûteux en énergie. Le tube soudé, quant à lui, est produit à partir d’une bobine laminée à chaud (ou étirée à chaud). La qualité de cette bobine facilite grandement sa manipulation et la surface obtenue par ce procédé est bien plus lisse et moins rugueuse. Par conséquent, la surface d’un tube soudé sera toujours de meilleure qualité que celle d’un tube sans soudure.
Processus de moulage
Un tube sans soudure ne peut être formé qu’une fois le processus de laminage terminé. En revanche, un tube soudé peut être réalisé par différentes techniques de soudage tout au long de sa production (cintrage, laminage, etc.).
Performance et utilisation
Un tube sans soudure offre une résistance supérieure et peut supporter des niveaux de pression plus élevés que le tube soudé. C’est pourquoi on trouve souvent ce type de tube dans des équipements soumis à des pressions élevées ou dans des industries thermiques travaillant avec des chaudières.
La couture d’un tube soudé est son point faible et a souvent un impact sur sa performance finale. Ce type de tube peut supporter une pression jusqu’à 20% inférieure à celle des tubes sans soudure. C’est cette caractéristique principale que les clients prennent en compte lorsqu’ils choisissent un tube sans soudure. En fait, la plupart des installations industrielles utilisent des tubes sans soudure, capables de résister à des charges et à des conditions thermiques, chimiques et mécaniques extrêmes. Les tubes soudés, quant à eux, sont davantage utilisés dans d’autres industries comme l’aérospatiale, l’automobile et l’électronique.
Taille
La plupart des fabricants produisent des tubes sans soudure avec un diamètre extérieur de 508 millimètres. Le diamètre moyen est inférieur à 406,4 millimètres en raison des limitations des équipements de fabrication. Si un client demande des tubes sans soudure de plus grande taille, des machines spéciales doivent être utilisées pour étendre le matériau à chaud. Cependant, la qualité du tube ainsi expansé n’est pas identique à celle du tube sans soudure d’origine. En revanche, les tubes soudés n’ont pas de telles limitations de taille. Leur diamètre varie de 48,3 millimètres à 2540 millimètres.
Coût et prix
En général, les tubes sans soudure sont plus coûteux que les tubes soudés. Les différences de coût s’expliquent par les matières premières, les équipements de fabrication et les procédés utilisés pour la production de chaque type de tube. Cependant, en raison des fluctuations du marché, les tubes soudés peuvent parfois être plus chers.
Chez Initube, nous vous recommandons de ne pas hésiter à opter pour des tubes sans soudure, surtout si vous êtes conscient de situations spécifiques. Si vous avez des questions sur le processus de fabrication des tubes ou sur le traitement des matériaux, n’hésitez pas à nous contacter. Nous travaillons dans plus de 13 secteurs différents, en apportant des innovations à chaque entreprise et en étant partie intégrante de leur chaîne de production. Nos professionnels étudient, conçoivent et développent chaque projet de manière personnalisée afin de répondre aux exigences de nos clients et du marché.
